2020版高考物理总复习第七章第2节电场能的性质练习（含解析）.docx

第2节电场能的性质基础必备练1.如图所示,实线表示某匀强电场的电场线,虚线表示该电场的等势面.下列判断正确的是(C)A.1,2两点的电场强度不相等B.2,3两点的电势不相等C.1,2两点间的电势差等于1,3两点间的电势差D.电荷在1点具有的电势能一定大于其在2点具有的电势能解析:匀强电场的电场强度处处相同,选项A错误;2,3两点在同一等势面上,电势相等,故1,2两点间的电势差等于1,3两点间的电势差,选项B错误,C正确;沿着电场线方向,电势逐渐降低,即12,正电荷在电势高处,电势能大,而负电荷在电势高处,电势能小,而本题中电荷的正、负未知,选项D错误.2.如图所示,带正电的A球固定,质量为m、电荷量为+q的粒子B从a处以速度v0射向A,虚线abc是B运动的一段轨迹,b点距离A最近,粒子经过b点时速度为v,重力忽略不计,则(C)A.粒子从a运动到b的过程中动能不断增大B.粒子从a运动到c的过程中加速度不断增大C.可求出A产生的电场中a,b两点间的电势差D.可求出A产生的电场中b点的电场强度大小解析:由图知,带电粒子受到A处正电荷的排斥力作用,粒子从a运动到b的过程中库仑力做负功,其动能不断减小,故A错误.粒子从b运动到c的过程中粒子离正电荷越来越远,所受的库仑力减小,加速度减小,故B错误.根据动能定理得qUab=mv2-m,可求出a,b两点间的电势差Uab,故C正确.ab间不是匀强电场,不能根据公式U=Ed求b点的电场强度,故D错误.3.如图所示,MN是某点电荷Q产生的电场中的一条电场线,一带负电的试探电荷仅在电场力作用下由a点运动到b点,其运动轨迹如图中虚线所示.则下列判断中正确的是(D)A.试探电荷有可能从a点静止出发运动到b点B.a点电势一定高于b点电势C.从a到b的过程中,试探电荷的电势能一定越来越大D.若试探电荷运动的加速度越来越大,则Q必为正电荷且位于M端解析:如果从静止开始运动,将沿电场线运动,故选项A错误;因为是负试探电荷,可以判断电场线方向是从M指向N,则表明b点电势高于a点电势,选项B错误;从a到b的过程中电场力做正功,电势能减少,选项C错误;根据孤立点电荷电场分布特点分析,在b点加速度大,意味着距离正电荷Q的位置越来越近,选项D正确.4.(多选)如图所示,虚线为电场中的三个等势面,相邻等势面之间的电势差相等.一个质子在A点的电势能小于其在B点的电势能,下列说法中正确的是(BD)A.A点的电势比B点的高B.A点的电势比B点的低C.质子在A点所受的电场力比B点的大D.质子在A点所受的电场力比B点的小解析:质子带正电,在B点电势能大表明B点的电势高于A点电势,选项A错误,B正确;等差等势面的疏密代表电场强度大小,故B点的电场强度要大于A点的电场强度,质子在A点受电场力要小于在B点所受电场力,选项C错误,D正确.5.(2018河北唐山一模)边长为1 cm的正三角形ABC处于匀强电场中,电场方向平行于三角形所在平面.将电子由A点移动到B点,电场力做功4 eV;将电子由A点移动到C点,电场力做功2 eV.电场强度大小为(D)A.200 V/mB.300 V/mC.200 V/mD.400 V/m解析:电子由A点移到B点,电场力做功4 eV,则UAB=-4 V;电子由A点移动到C点,电场力做功2 eV,UAC=-2 V;设AB的中点为D,C,D两点电势相等,CD为等势线,电场方向沿BA方向,则E= V/m=400 V/m,故选项D正确.6.(2019辽宁沈阳模拟)图中的虚线a,b,c,d表示匀强电场中的4个等势面.两个带电粒子M,N(重力忽略不计)以平行于等势面的初速度射入电场,运动轨迹分别如图中MPN和NQM所示.已知M是带正电的粒子.则下列说法中正确的是(D)A.N一定也带正电B.a点的电势高于b点的电势,a点的电场强度大于b点的电场强度C.带电粒子N的动能减小,电势能增大D.带电粒子N的动能增大,电势能减小解析:根据偏转情况得带正电的M粒子向右偏,N粒子向左偏必带负电,选项A错误;该电场是匀强电场,选项B错误;两粒子都是电势能减小,动能增大,选项C错误,D正确.7.(2019安徽安庆模拟)如图所示,两个等量异种点电荷分别位于P,Q两点,P,Q两点在同一竖直线上,水平面内有一正三角形ABC,且PQ连线的中点O为三角形ABC的中心,M,N为PQ连线上关于O点对称的两点,则下列说法中正确的是(B)A.A,B,C三点的电场强度大小相等但方向不同B.A,B,C三点的电势相等C.M点电场强度小于A点电场强度D.将一正点电荷从N点移到B点,电场力做正功解析:等量异种电荷的中垂面上任一点的电场强度方向均与两电荷连线平行,即竖直向下,又由几何关系易知,A,B,C三点与两电荷的距离相等,所以A,B,C三点电场强度大小也相等,故A错;等量异种电荷的中垂面为等势面,故A,B,C,O四点电势相等,B对;根据等量异种双电荷电场线疏密分布情况,连线上M点电场强度大于O点电场强度,而O点电场强度大于A点电场强度,所以M点电场强度大于A点电场强度,C错;连线上O点电势高于N点电势,而O点电势等于B点电势,即B点电势高于N点电势,则正电荷从N点移到B点,电场力做负功,D错.8.(2019江西南昌质检)(多选)如图所示,虚线为某一带电粒子只在电场力作用下的运动轨迹,M,N为运动轨迹上两点,下列说法中正确的是(AC)A.如果实线表示电场线,则该粒子在M点的动能一定小于在N点的动能B.如果实线表示等势面,则该粒子在M点的动能一定小于在N点的动能C.不论实线表示电场线还是等势面,粒子在M点的加速度一定小于在N点的加速度D.不论实线表示电场线还是等势面,都不能确定M,N两点电势高低关系,但能确定该粒子所带电荷的正负解析:如果实线是电场线,做曲线运动的粒子受到的合力指向曲线的凹侧,从M到N电场力做正功,动能增加,选项A正确;如果实线表示等势面,粒子从M到N电场力做负功,动能减少,选项B错误;无论实线表示电场线还是等势面,N点比M点的线要密,所以粒子在N点受到的电场力大,加速度也大,选项C正确;无论实线表示电场线还是等势面,不能确定M,N两点间电势高低关系,也不能确定该粒子所带电荷的正负,选项D错误.9.某静电除尘设备集尘板的内壁带正电,设备中心位置有一个带负电的放电极,它们之间的电场线分布如图所示,虚线为某带电烟尘颗粒(重力不计)的运动轨迹,A,B是轨迹上的两点,C点与B点关于放电极对称.下列说法正确的是(A)A.A点电势低于B点电势B.A点电场强度小于C点电场强度C.烟尘颗粒在A点的动能大于在B点的动能D.烟尘颗粒在A点的电势能小于在B点的电势能解析:沿电场线电势降低,由题图可知,A点电势低于B点电势,故A正确;由题图可知,A点电场线比C点密集,因此A点的电场强度大于C点的电场强度,故B错误;由运动轨迹可知,烟尘颗粒带负电,由A到B电场力做正功,动能增加,电势能减小,烟尘颗粒在A点的动能小于在B点的动能,在A点的电势能大于在B点的电势能,选项C,D错误.能力培养练10.在x轴上存在与x轴平行的电场,x轴上各点的电势随x点位置变化情况如图所示.图中-x1x1之间为曲线,且关于纵轴对称,其余均为直线,也关于纵轴对称.下列关于该电场的论述正确的是(B)A.x轴上各点的电场强度大小相等B.从-x1到x1电场强度的大小先减小后增大C.一个带正电的粒子在x1点的电势能大于在-x1点的电势能D.一个带正电的粒子在-x1点的电势能大于在-x2的电势能解析:-x图像的斜率大小等于电场强度,故x轴上的电场强度不同,故A错误;从-x1到x1电场强度斜率先减小后增大,故电场强度先减小后增大,故B正确;由图可知-x1和x1处电势相等,则x1点的电势能等于在-x1点的电势能,故C,D错误.11.(2019湖北黄冈模拟)两个等量同种电荷固定于光滑水平面上,其连线中垂线上有A,B,C三点,如图(甲)所示.一个电荷量为2 C、质量为1 kg的小物块从C点静止释放,其运动的v-t图像如图(乙)所示,其中B点处为整条图线切线斜率最大的位置(图中标出了该切线).则下列说法中正确的是(D)A.B点为中垂线上电场强度最大的点,电场强度E=2 V/mB.由C到A的过程中物块的电势能先减小后变大C.由C到A的过程中,电势逐渐升高D.A,B两点电势差UAB=-5 V解析:由题图(乙)知,小物块在B点时加速度最大,故B点电场强度最大,加速度大小为2 m/s2,据qE=ma,得E=1 V/m,A项错误;由C到A的过程中小物块的动能一直增大,电势能始终在减小,故电势逐渐降低,B,C两项均错误;根据动能定理,有qUAB=m-m,解得UAB=-5 V,D项正确.12.(多选)一带正电粒子仅在电场力作用下从A点经B,C运动到D点,其vt图像如图所示,则下列说法中正确的是(AB)A.A处的电场强度一定大于B处的电场强度B.粒子在A处的电势能一定大于在B处的电势能C.C,D间各点电场强度和电势都一定为零D.A,B两点间的电势差大于C,B两点间的电势差解析:由图知粒子在A处的加速度大于在B处的加速度,因a=,所以EAEB,选项A正确;粒子从A到B动能增加,由动能定理知电场力必做正功,电势能必减小,选项B正确;同理由动能定理可知A,C两点的电势相等,UAB=UCB,选项D错误;仅受电场力作用的粒子在C,D间做匀速运动,所以CD间各点电场强度均为零,但电势是相对于零电势点而言的,可以不为零,选项C错误.13.(2019湖北黄冈模拟)如图所示,AB是半径为R的圆的一条直径,O点为圆心.该圆处于匀强电场中,电场强度方向平行圆所在平面.现在有大量的质量为m、带正电的粒子,电荷量为q,从A点以大小为v0的速度沿不同方向射入电场,这些粒子会经过圆上不同点,在这些点中到达C点的粒子动能最大,并变为初动能的两倍.已知BAC=30,若不计重力和空气阻力,试求:(1)电场强度的大小和方向;(2)若A点电势为零,则到达B点的粒子,在通过B点时的电势能Ep.解析:(1)因为到达C点粒子动能最大,表明A与C之间的电势差将大于A与圆上其他任何点之间的电势差,因此过C点作圆的切线将是该匀强电场的一个等势线,则该匀强电场沿OC方向,由A到C过程由动能定理得m-m=Eq解得E=.(2)由几何知识知AB所在等势面间最短距离为d=2Rcos 60=R则粒子由A到B过程电场力做功W=Eqd=EqR=,由于电场力做正功,且在A点处电势能为零,表明在B点电势能为Ep=-.答案:(1)沿OC方向(2)-14.有一带负电的小球,其带电荷量q=-210-4 C,如图所示,开始时静止在电场强度为E=2103 V/m的匀强电场中的P点,靠近极板B有一挡板S,小球与挡板S的距离h=4 cm,与A板的距离H=36 cm,小球的重力忽略不计,在电场力作用下小球向左运动,与挡板S相碰后电荷量减少到碰前的k倍,已知k=,碰撞过程中小球的机械能没有损失.(1)设匀强电场中挡板S所在位置的电势为零,则小球开始在P点时的电势能为多少?(2)小球第一次被弹回到达最右端时距S板的距离为多少?(3)小球从P点出发到第一次到达最右端的过程中,电场力对小球做了多少功?解析:(1)SP间的电势差USP=S-P=Eh=21030.04 V=80 V,因S=0,所以P=-80 V所以小球在P